系统地观测和整理水库水文资料的全过程

简介

系统地观测和整理水库水文资料的全过程。为了充分发挥水库工程效益、保证工程安全和合理利用湖水资源， 须对水库尤其是大中型水库和重要的湖泊进行水文测验， 长期积累资料， 及时提供水情，为规划设计、工程管理和预报调度等多方面服务。

水库建成蓄水后， 完全由人工控制调节， 改变了原来天然河道的水、沙、温等特性， 流速缓慢、风浪加剧、温度成层、库岸坍塌、回水上溯、库周地下水位升高而发生浸没和盐碱化沼泽化等。因此， 水库的水文测验按其目的和任务的不同， 其观测项目大体上可分为三类： 一为基本观测项目，必须长期进行观测;二为实验研究项目， 进行一段时期达到了测验目的后即可停止观测; 三为专门开展的项目， 根据水库运用管理上的各自的问题进行必要的观测。

水库基本观测项目 包括： ①进出库水沙测验。在布设的进出库水文站上进行。进库水文站设在水库回水区以上的主要河道上。如果集水面积小 (汇流时间短)，或多支流入汇， 无泥沙测验任务的水库， 进库水量可用还原计算或降水径流关系推求时， 可不设进库水文站; 但当降水径流关系不好， 或不能完全满足水库运用要求时， 应在干流或有代表性的支流设立进库水文站短期观测， 以提高控制水量的精度和验证降水径流关系。出库水沙测验可在坝下河道设立水文测验断面或利用泄水建筑物进行测验。进出库水文站均应观测水位、流量、降水量和含沙量、输沙率及颗粒级配(多沙河流上的进库站还应观测推移质)等。②坝前水位观测。此水位是水库蓄水量及其变化、防洪能力和水利计算、水库泄流量测算等的一项最重要的指标， 是水库调度运用的基本依据。坝前水尺 (或水位计) 应设在坝前跌水线以上水面平稳、受风浪影响较小、便于观测处。对于重点水库， 与坝前水位同时观测的项目有风向、风力、流向、水面起伏度、冰情、浑水情况、流势和水草等， 可根据需要进行观测。③水库淤积测验。包括库容变化、库区冲淤数量、分布和形态、淤积泥沙的颗粒级配和淤积泥沙容重等， 同时提供水库容积成果， 绘制水位～容积关系曲线， 可根据库区情况和测验条件， 采用重复测量库区内布设的若干固定断面或测绘库区地形图的方法。

一次测验的成果可以计算出水库的水位～容积关系资料; 两次测验资料对比， 可求得冲淤的数量、分布和形态。淤积测验的测次可根据冲淤变化的大小和修定水位～容积关系曲线的需要来确定。可数年施测一次或一年一次;冲淤变化大的甚至一年需要施测多次。在淤积测验的同时， 还应在有代表性的断面采取库底淤积质沙样，以分析泥沙颗粒级配和容重。④水库水质测验。由于水库接纳上游来水来沙中所溶解和吸附的各种矿物质、工农业污染物质和生物营养物质等， 随着时间的增加， 致使水质改变而影响国民经济各部门对水的利用。因此必须在进出水库的水文站上和库区内进行水的物理性质观测， 并采取有代表性的水样进行主要离子、有毒物质等的化验、以便对水库的化学平衡进行计算， 并对水库蓄水量进行水质评价。⑤降水量、蒸发量观测。为了做好水库水文预报和水量平衡计算而需要的降水量、蒸发量观测， 可直接利用基本雨量站网和基本蒸发站网的观测资料。如因库区面积较大，情况特殊， 基本站网不能满足要求时，可在库区增设部分雨量站和设立库区水面蒸发站进行经常性观测。⑥水库水文调查。是搜集水库水沙资料的方法之一水库降水量计算方法，也是水库管理运用和研究水库水沙运动规律而需要开展的一项基本工作。目的在于及时了解和掌握水库运用后的变化情况和出现的问题; 了解工农业生产对水库的要求; 补充水库水沙经常观测资料之不足， 使水库资料系统完整。

水库实验研究项目 ①变动回水区水沙测验。在水库的变动回水区内，布设若干固定的水沙测验断面，测取库内水流泥沙运动同河床变形的关系等资料， 以了解并研究水库的冲淤规律及其成因关系， 预估水库淤积发展趋势; 为验证水库泥沙计算、改进调水调沙运用方案、进行库区防护和库区河道整治等管理运用服务提供基本资料。在固定断面上观测水位、过水断面面积、流速、含沙量、河床质及悬移质、泥沙颗粒级配等， 同时观测比降、水温、流向。根据水库运用情况、生产和科研的需要，可全年连续观测，也可选在水沙变化较大的汛汛期或泄水冲刷期进行观测。②异重流测验。包括异重流的形成条件，即测定在某种来水来沙条件下异重流潜入的时间、地点及其附近的流速、含沙量的垂线分布和泥沙组成;异重流的持续运动条件， 即测定异重流各要素的沿程变化及其过程， 主要测定异重流的厚度、宽度、流速、含沙量、泥沙颗粒级配以及水位、水深、水温等， 以探讨异重流运动规律与进库水文泥沙要素、边界条件以及水库运用的关系; 异重流的排沙效率， 即观测不同泄水建筑物在不同泄量情况下，利用异重流排沙时出库含沙量的变化过程，以计算排沙效率，探讨排沙减淤措施、每次异重流从发生到消失作为一次测验过程，对上述三方面可作全面观测，也可只对某一方面作重点观测。异重流测验方法可根据测验目的不同而采用断面法、沿主流一线法或巡回测验，单独或结合使用。在条件不够或无需系统观测时，也可只在水库的出口附近观测异重流到达时间、流速、含沙量、异重流的厚度和浑水面等。所测异重流资料满足预定的生产和科研要求后，也可停测或改为简易观测。③坝区水沙测验。在坝区附近，对局部水沙运动形态、河流边界条件变化，以及其他有关水沙项目进行测验，以了解与工程运用有关的水文泥沙情况和研究合理调水调沙措施，为工程管理运用提供依据;并为同类型的工程布置、设计和科研等搜集有关资料。主要是施测大坝上、下游的局部冲淤和水沙分布状况，以及引水泄水建筑物过水过沙测验。④水库水温、冰情观测。包括水库垂线及断面水温观测， 为计算库水蓄热量变化，确定水面蒸发、提供资料;坝前垂线水温观测， 确定上层、温跃层、下层的位置，为农田灌溉取水，提供科学依据;观测冰凌及其对水工建筑物的影响等。

水库专门研究项目观测 随各水库的特性和调节运用的情况有计划地开展。但在水库建成第一次蓄水运用前，要制订全面的测验规划， 并在第一次蓄水时和以后一段时间内加强基本观测项目的观测和调查研究。然后找出本水库的特有问题开展专门的观测研究。例如：对于北方冰凌严重的水库，需加强库周及坝前的冰情观测;对于有通航任务的湖泊型大型水库，需加强波浪的观测，对于蓄水后库区和上游地下水急剧上升发生严重浸没情况的水库， 需加强渗流和地下水位的观测; 对于建于黄土和风化岩地区的重点水库，在蓄水后发生严重坍岸影响库周的工农业生产时， 则需加强坍岸观测等等。

天然湖泊一般不受人工控制，对与之相通的河流具有调节作用，因而进、出湖区的水流相互影响，情况复杂。湖泊水文测验的要求，应以能对湖泊的水沙平衡、湖水运动和水质变化规律等的研究提供必要的水文资料满足湖泊的运用和生产的需要为目的。因此，湖泊的水文测验项目可根据具体湖泊情况和研究的目的和任务，参照上述水库水文测验项目来确定。

中国自1918年开始，对洪泽湖、太湖、洞庭湖、鄱阳湖等主要湖泊先后进行湖泊水位和进出湖的水量、沙量的观测和测验。1953年在永定河官厅水库开始进行水文测验。其后，黄河三门峡、汉江丹江口等主要大中型水库相继开展了水库水文测验。至1981年中国共有水库基本水文站276处，另有一批专用站。这些水库水文测验成果的研究分析说明，中国在库区的输沙、冲淤规律、水库异重流等的观测研究方面水库降水量计算方法，在理论上和实践上都取得了很好的成果，达到了国际先进水平。欧美不少国家也都开展了水库、湖泊的观测研究工作，美国自30年代开始，每5年对全国水库的淤积量进行一次测量并刊布其成果。目前， 中国已开始采用卫星图片提供湖泊水库的水下地形、动态库容、淹没范围和热污染等资料，美国等国还利用卫星图片对湖泊水库的泥沙进行定量监测。

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hydrometry ofreservoirshuiku (hupo) shuiwen ceyan